4 NIET-KERENDE BODEMBEWERKING EN GROENBEMESTING IN

Transcriptie

1 4 NIET-KERENDE BODEMBEWERKING EN GROENBEMESTING IN DE BIOLOGISCHE LANDBOUW Willekens K. 1, Van Gils B. 1, De Vliegher A. 1, Delanote L. 2, Beeckman A. 2, Vandecasteele B. 1 1 Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek (ILVO), Merelbeke 2 Inagro vzw, Rumbeke-Beitem 4.1 HET PROJECT EN DE DOELSTELLINGEN Het TILMAN-ORG-project ( is een internationaal onderzoeksproject in het kader van CORE Organic II ERA-NET, gefinancierd door het Departement Landbouw en Visserij, Afdeling Duurzame Landbouwontwikkeling. TILMAN-ORG staat voor de Engelstalige projecttitel: Reduced TILlage and green MANures for sustainable ORGanic cropping systems, of vertaald: Gereduceerde bodembewerking en groenbemesters voor duurzame biologische teeltsystemen. 41 De onderzoekspartners komen voornamelijk uit West-Europese landen: Zwitserland (FIBL), Duitsland (HMGU en Univ. Kassel), Nederland (LBI en WUR), Frankrijk (ISARA), België (ILVO en Inagro), Luxemburg (CRP-GL), Italië (CIRAA en SSSA), Spanje (Univ. Barcelona), Verenigd Koninkrijk (UNEW en ORC), Estland (EULS) en Oostenrijk (FIBL Austria). Conserveringslandbouw staat voor een teeltsysteem dat zich toelegt op een minimum aan bodembewerking, een permanente bodembedekking en een ruime vruchtopvolging in het teken van een verbetering van bodem- en milieukwaliteit. Door productiviteitsvoordelen heeft dit systeem ingang gevonden in de gangbare landbouwpraktijk, in meer of mindere mate afhankelijk van land of regio. Voor de biologische landbouw houdt de aanname van dit systeem een aantal reële of vermeende uitdagingen in met betrekking tot onkruidbeheersing, het onderwerken van gewasresten en stromest en verlate stikstofbeschikbaarheid in het voorjaar. Groenbemesting, een maatregel die in de biologische landbouw in principe ruim wordt toegepast, is mogelijk minder gemakkelijk in te passen in een systeem met niet-kerende bodembewerking. Het Europese TILMAN-ORG project ( waarin ILVO als Vlaamse partner optrad in samenwerking met de Afdeling Biologische productie van Inagro, stelde zich tot doel om technieken van niet-kerende bodembewerking en het aanwenden van groenbemesting te combineren om biologische teeltsystemen duurzamer te maken, met aandacht voor (1) een goede nutriëntenbenutting, (2) een doeltreffende onkruidbeheersing, (3) een hoge biodiversiteit en (4) meer koolstofopslag. ILVO was voor dit onderzoek actief op het vlak van nutriëntendynamiek en CO 2 -emissie (bodemrespiratie) en legde daartoe een meerjarig proefopzet bodembeheer aan. Bij Inagro, Afdeling biologische productie, lag parallel een demonstratieve proefopzet aan.

2 4.2 MATERIAAL EN METHODES Proefuitvoering Het proefperceel is eigendom van het ILVO. Het bevindt zich aan de Scheldeweg in Melle en beslaat een oppervlakte van ca,8 ha binnen een groter geheel van 1,6 ha dat in 21 werd omgeschakeld naar biologische landbouw. Het betreft een zandleem bodem met samenstelling 66% zand, 2% leem en 14% klei. De gemiddelde jaarlijkse temperatuur bedraagt 1,5 C en de neerslag ca. 85 mm/jaar. In september 21 werd een grasklavermengsel ingezaaid bestaande uit Engels raaigras, witte en rode klaver. 42 De veldproef loopt van begin 212 tot eind 213. De groeiseizoenen van 212 en 213 werden gekenmerkt door een normaal verloop in de zomer en herfst wat betreft de parameters temperatuur, neerslag en zonneschijnduur (bron: website KMI). In het voorjaar van 212 werd het meerjarig proefopzet bodembeheer opgestart met de factoren bodembewerking en groenbemesting. In 213 werd daar nog een derde factor aan toegevoegd, met name bodemverbeterende middelen. De proef werd aangelegd volgens een split-split-plot design (Figuur 1). In het voorjaar van 212 werd gestart met de vernietiging van de grasklaver op ca,8 ha van het perceel, welke als groenbemester diende voor het volggewas prei. De vernietiging gebeurde op niet-kerende wijze door een oppervlakkige bewerking met een cultivator (Actisol ) met vleugels die op de tanden gemonteerd werden (Figuur 3). Daarbij werden drie verschillende strategieën gevolgd: een vroege vernietiging in maart na één maal de grasklaver geklepeld te hebben (g1), in mei na afvoeren van een volwaardige snede (g2) of na herhaald (3x) klepelen van een jong gewas (g3). Dit resulteerde in een verschillende stikstofinput met een verschillende timing (Tabel 1). De hoofdbodembewerking, vóór het planten van de herfstprei (ras Antiope ) op 2 juni 212, bestond uit ploegen versus een diepe niet-kerende bewerking met dezelfde cultivator maar zonder vleugels, en met enkel beitels op de tanden. Op deze manier verkregen we zes verschillende behandelingen. In deze proef met vier herhalingen geeft dit 24 plots van elk 7,5 m bij 3 m.

3 p13 p14 p15 p16 p17 p18 p19 p2 p21 p22 p23 p24 B4_NK_g3 B4_NK_g2 B4_NK_g1 B4_K_g1 B4_K_g3 B4_K_g2 B3_K_g3 B3_K_g1 B3_K_g2 B3_NK_g1 B3_NK_g2 B3_NK_g3 15m 43 p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p1 p11 p12 3m B2_K_g2 B2_K_g1 B2_K_g3 B2_NK_g2 B2_NK_g3 B2_NK_g1 B1_NK_g3 B1_NK_g1 B1_NK_g2 B1_K_g1 B1_K_g3 B1_K_g2 7,5m 3m 3m Figuur 1: PROEFPLAN; K: kerende bodembewerking en NK: niet-kerende grondbewerking, g1 - g3 varianten vernietigingswijze grasklaver groenbemester (212) of dosering grasklaver maaimeststof (213); grijze vlakken: bodemverbeterend middel; B1 tot B4: herhalingen (4 blokken) In het voorjaar van 213 werd de proef op gelijkaardige wijze voortgezet. Er was echter geen groenbemester aanwezig omdat de oogst van de prei in 212 pas in december gebeurd was. Er werd een grasklaver-maaimeststof toegepast, volgens drie dosissen die in verhouding werden gesteld met de stikstofinput van de drie behandelingen uit 212 (g1, g2 en g3) (Tabel 1). Deze maaimeststof bestond uit gehakselde, ingekuilde grasklaver die het jaar tevoren op het resterende deel van hetzelfde perceel geoogst werd. De plots kregen eenzelfde hoofdbodembewerking (kerend versus niet-kerend) als in 212 vóór het planten van de knolselder (ras Rowena ) op 16 mei 213. Een extra factor in het experiment bestond uit het al dan niet toedienen in het voorjaar van boerderijcompost als bodemverbeterend middel, aan een dosis van 33 ton per hectare. De boerderijcompost werd bereid op het ILVO op basis van kippenmest, populierenschors, houtsnippers, grasmaaisel, hooi en stro. Met deze extra factor komen we tot 12 verschillende behandelingen. In vier herhalingen geeft dit 48 plots van 7,5 m bij 15 m (Figuur 1).

4 Tabel 1: Stikstofinput (kg N/ha) via de grasklaver groenbemester en maaimeststof in respectievelijk 212 en 213 voor de verschillende varianten qua groenbemesting g1, g2 en g g g2 61 g Staalnames en analysemethodes Het opvolgen van de stikstofdynamiek was een belangrijk onderdeel van het onderzoek. - Zowel in 212 als in 213 gebeurden analyses van minerale stikstof (NO 3 en NH + 4 ) in bodemstalen genomen op vier verschillende tijdstippen in het groeiseizoen (s1-s4) voor de bodemlagen -1 cm, 1-3 cm en 3-6 cm, en bij de laatste staalname werd ook de 6-9 cm laag bemonsterd. De eerste staalname viel telkens vóór de bemesting en hoofdbodembewerking. In 212 viel ook de tweede staalname vóór de hoofdbodembewerking. Gewasopbrengst en stikstofopname werden bepaald op het einde van het groeiseizoen (s4). Droge bulkdensiteiten van de verschillende bodemlagen werden bepaald in voor- en najaar voor de berekening van de minerale stikstofvoorraden. Emissie van koolzuurgas (CO 2 ) uit de bodem, de zgn. bodemrespiratie, werd gemeten met een Li-COR 81A systeem (Figuur 2). Dit is een draagbaar, automatisch gasanalysetoestel dat werkt via infrarode gasanalyse. Drie tot vier keer tijdens het groeiseizoen vonden er emissiemetingen plaats. Figuur 2: gasanalyse toestel voor het meten van bodemrespiratie Verloop van de proef Voor een beter begrip van de cijfers qua minerale stikstofbeschikbaarheid doorheen het groeiseizoen en gewasopbrengsten (zie 4.3. Resultaten) vermelden we hier enkele ervaringen en waarnemingen bij de proefuitvoering. Het niet-kerend vernietigen van de grasklaver met de Actisol in 212 bleek een behoorlijke uitdaging. Na één werkgang moest de bewerking nog twee maal worden

5 herhaald om tot een succesvolle vernietiging te komen. Ook werd nog een rotoreg ingezet om de grond uit bovenop liggende wortelkluiten te slaan. Grasopslag deed zich meer voor in het niet-kerende gedeelte van de proef en ingeval van late vernietiging. Na een lichte aantasting door preimot werd de hele proef in augustus (212) tweemaal behandeld met een biologisch middel: XenTari (Bacillus thuringiensis). De aantasting heeft zich nadien niet meer doorgezet. De prei oogde gezond tot in het najaar. De manuele opbrengstbepaling vond plaats in oktober. De globale oogst gebeurde machinaal in december in relatief natte omstandigheden. Op dat moment kon de bodem niet meer bewerkt worden en werd er geen groenbemester ingezaaid. De bodem ging verdicht de winter in. Die verdichting werd in het voorjaar niet afdoende opgeheven bij een nietkerende bodembewerking, waardoor de knolselder er niet dieper ging wortelen dan 15 cm. Bij ploegen bij de kerende bodembewerking kwam verdichte grond in de toplaag te zitten wat nadelig was voor de beginontwikkeling. Bladkleur en gewasstand zagen er bij aanvang beter uit in geval van niet-kerende bodembewerking. De knolselder in het geploegde gedeelte wortelde wel diep in, tot de ploegdiepte (3 cm). In de nazomer sloeg de bladvlekkenziekte het hardst toe in de niet-kerende variant. Er werden geen gewasbeschermingsmiddelen gebruikt tegen deze ziekte. 45 In beide jaren werd frequent aan mechanische onkruidbestrijding gedaan tussen en in de rijen met schoffels, de vinger- en octopuswieder en wiedeg. Voor onkruid in de rij werd er nog een aantal mandagen manueel gewied. Figuur 3: Vernietiging van de grasklaverzode met een Actisol met vleugelscharen gemonteerd op de tanden

6 4.3 RESULTATEN EN DISCUSSIE Grasopslag na vernietiging grasklaver Na vernietiging van de grasklaver in het voorjaar van 212 trad nog beperkte hergroei op van grassen in de proef. Op 15 juni 212, kort voor de hoofdbodembewerking, was de ingeschatte bedekkingsgraad van gras gemiddeld 2,3%, 3,4% en 3,8% voor respectievelijk g1, g2 en g3. Op 1 augustus, ruim na de hoofdbodembewerking en het planten en ook al na enkele beurten mechanische onkruidbestrijding, werd het aantal graspollen per plot geteld voor de volledige proef. Plots die geploegd waren, kenden lage aantallen overlevende graspollen: minder dan 1 per 1m 2. Op plots die niet-kerend bewerkt waren, groeiden gemiddeld 9, 3 en 28 graspollen per 1m 2 voor respectievelijk g1, g2 en g3. Deze stonden voornamelijk in de gewasrijen. Hier is er dus een verschil tussen de vroege en de late vernietiging (maart versus mei), met betere resultaten voor de vroege vernietiging. Na het tellen in augustus werden de graspollen manueel verwijderd uit het gewas Stikstofdynamiek en gewasopbrengsten In 212 werd de hoogste stikstofbeschikbaarheid vastgesteld in de plots waar de grasklaver vroeg vernietigd was (g1) (Figuur 4). Vroege vernietiging leidde ook tot de hoogste stikstofresiduwaarden in het najaar (Willekens et al., 214). Late vernietiging met herhaald klepelen (g3) gaf echter de hoogste marktbare opbrengst van het volggewas prei (Figuur 5). Late vernietiging met afvoeren van de snede (g2) kende de laagste stikstofbeschikbaarheid en de laagste preiopbrengst. Daar staat tegenover dat er al een voedersnede gewonnen werd. Het opbrengstverschil tussen g1 en g3 correspondeerde niet met het verschil tussen beide varianten qua stikstofbeschikbaarheid. De marktbare opbrengst van de prei in 212 correspondeerde dus eerder met de hoeveelheid stikstof aangebracht door de grasklaver groenbemester dan met de minerale stikstofbeschikbaarheid in de bodem. Gemeten minerale stikstofvoorraden zeggen niet alles of zijn slechts één factor voor de opbrengst. Het synchroon verlopen van vrijstelling en opname kan maken dat bij een momentopname bijv. een staalname - minder minerale stikstof in het bodemprofiel gemeten wordt. Tussen de varianten qua bodembewerking deden er zich in 212 geen verschillen voor, noch qua stikstofbeschikbaarheid (Figuur 6), noch qua opbrengstniveau.

7 Nmin -6 cm kg ha g1 g2 g3 s1 s2 s3 s4 Figuur 4: Minerale stikstofbeschikbaarheid in de -6 cm bodemlaag doorheen het groeiseizoen onder prei in 212 voor de verschillende varianten qua groenbemesting g1, g2 en g3; staalnamemomenten s1: 27/2, s2: 14/6, s3: 13/8 en s4: 3/1 47 Marktbare opbrengst ton ha g2 g1 g3 Figuur 5: Marktbare preiopbrengst voor de verschillende varianten qua groenbemesting g1, g2 en g3 Nmin -6 cm kg ha K NK s1 s2 s3 s4 Figuur 6: Minerale stikstofbeschikbaarheid in de -6 cm bodemlaag doorheen het groeiseizoen onder prei in 212 voor de verschillende varianten qua bodembewerking, kerend (K) versus niet-kerend (NK); s1 27/2, s2 14/6, s3 13/8 en s4 3/1 Bij de hoogste dosis maaimeststof in 213 piekt de stikstofbeschikbaarheid duidelijk in de tweede helft van het groeiseizoen (Figuur 7). De maaimeststof verhoogde de opbrengst van knolselder in 213, in evenredigheid met de toegepaste dosis (Figuur 8). Composttoepassing verhoogde de opbrengst met 18%, wellicht door een extra aanbod aan voedingsstoffen, meer bepaald fosfor en kalium.

8 Nmin -6 cm kg ha g1 g2 g3 s1 s2 s3 s4 48 Figuur 7: Minerale stikstofbeschikbaarheid in de -6 cm bodemlaag doorheen het groeiseizoen onder knolselder in 213 voor de verschillende varianten qua groenbemesting g1, g2 en g3; s1 19/3, s2 25/6, s3 26/8 en s4 2/11 Marktbare oprbrengst ton ha ,5 41,1 38, g2 g1 g3 Figuur 8: Marktbare opbrengst knolselder voor de verschillende varianten qua groenbemesting g1, g2 en g3 De verdichting onderin de bouwlaag onder een niet-kerende bodembewerking leidde tot een lagere stikstofbeschikbaarheid in de -6 cm bodemlaag (Figuur 9) en een lagere opbrengst bij het volggewas knolselder (Figuur 1). Opmerkelijk is dat bij de tweede staalname de stikstofbeschikbaarheid in de -1 cm bodemlaag hoger lag bij de nietkerende variant, wat overeenkomt met de waarneming dat bij de aanvang van de teelt de knolselder er beter bij stond op de plots met een niet-kerende bodembewerking.

9 Nmin kg ha s1 s2 s3 s4 K -1 cm NK -1 cm K -3 cm NK -3 cm K -6 cm NK -6 cm Figuur 9: Minerale stikstofbeschikbaarheid in de -1, -3 en -6 cm bodemlagen doorheen het groeiseizoen onder knolselder in 213 voor de verschillende varianten qua bodembewerking, kerend (K) versus niet-kerend (NK); s1 19/3, s2 25/6, s3 26/8 en s4 2/11 49 Marktbare oprbrengst knolselder t ha ,2 38,1 K NK Figuur 1: Marktbare opbrengst knolselder voor beide varianten qua bodembewerking, kerend (K) versus niet-kerend (NK)

10 4.3.3 Bodemrespiratie De verschillende varianten qua groenbemesting gaven aanleiding tot een verschillende bodemrespiratie (Tabel 2). De plots met vroege vernietiging van de grasklaver (g1), hebben reeds eerder mineralisatie ondergaan waardoor ze later in het jaar lager uitvallen. In 213 correspondeerde het niveau van bodemrespiratie met de dosering van de grasklaver-maaimeststof. Wat betreft de factor bodembewerking, werd er tot in de zomer van het tweede proefjaar een hogere bodemrespiratie gemeten op de proefvlakken die kerend bewerkt werden, maar bij aanvang van de herfst van dat jaar deed zich het omgekeerde voor. Het lijkt een trend te zijn dat de bodemrespiratie op de plots die compost toegediend kregen steeds iets hoger ligt. 5 Tabel 2: Overzicht van de CO 2 -respiratiemetingen (CO 2 -flux µg m -2 s -1 ) Jaar Datum Gewas Groenbemesting Bodembewerking Compost g1 g2 g3 K NK C C mei / 1, ,91 1, mei / 4, ,23 3, aug Prei 2,76 3,95 4,2 3,81 3, okt Prei 2,3 2,57 2,18 2,31 2, juni Knolselder 2,99 2,35 4,2 3,6 2,76 3,5 3, aug Knolselder 5,53 4,9 6,77 6,24 5,23 5,29 6, sept Knolselder 3,27 2,83 3,11 2,63 3,51 3,4 3,1 Vetgedrukte tekst: significante verschillen (p <,5) g1, g2 en g3: verschillende wijze en timing van groenbemester vernietiging (212) of verschillende dosis maaimeststof (213) NK: niet-kerende bodembewerking ; K: kerende bodembewerking (ploegen) C: geen composttoepassing; C1: composttoepassing (33t/ha)

11 4.4 CONCLUSIES Grasklaver heeft een groot potentieel voor het aanbrengen van stikstof in biologische teeltsystemen, als groenbemester en als maaimeststof. Dit onderzoek toonde aan dat het beheer van de grasklaver vóór vernietiging en de timing van de vernietiging bepalend zijn voor de benutting door het volggewas van de stikstof die vrijkomt uit de groenbemester. Ook werd vastgesteld dat niet-kerende bodembewerking op lichte gronden slechts kans op slagen heeft ingeval de bodemverdichting door oogstwerkzaamheden in het najaar voldoende wordt opgeheven, bij voorkeur met inzaai van een groenbemester die zich nog voldoende ontwikkelt. In die zin gaan niet-kerende bodembewerking en groenbemesting hand in hand voor het realiseren van goede gewasproducties LITERATUURLIJST Bert Van Gils, Koen Willekens, Lieven Delanote, Annelies Beeckman (213) Onderzoek naar niet-kerende bodembewerking en groenbemesters: resultaten veldproeven 212. CCBT BIOpraktijk feb213, p Bert Van Gils, Koen Willekens, Lieven Delanote, Annelies Beeckman (214) Onderzoek naar niet-kerende bodembewerking en groenbemesters: resultaten veldproeven 213. CCBT BIOpraktijk apr214, p Koen Willekens, Bert Van Gils, Alex De Vliegher, Lieven Delanote, Annelies Beeckman, Bart Vandecasteele (214) Nitrogen utilisation from a grass-clover sward by a leek crop as affected by tillage practices. In: Rahmann, G., Aksoy, U. (Eds.): Building Organic Bridges. Proceedings of the 4 th ISOFAR Scientific Conference at the Organic World Congress 214, October, Istanbul, Turkey. Thuenen Report 2, Braunschweig, Germany, pages 57-6.